Gemelos Digitales (Digital Twins): mejoras virtuales aplicadas al mundo real (por Raúl Sejzer)

Sin duda,  una de las mayores innovaciones de los últimos años es la integración del mundo real con el mundo virtual. Los límites se vuelven cada vez más difusos, lo notemos o no. Conceptos como la Inteligencia Artificial (AI) o el avance en materia de fabricación de robots semiautónomos han creado una nueva realidad.

En este contexto tan particular es donde surge la idea de Gemelo Digital o Digital Twin. Un Gemelo Digital es una especie de réplica virtual de un objeto real, o de un proceso físico

Este concepto fue «profetizado» de cierta manera por el controvertido científico informático David Hillel Gelernter a principios de los años noventa del siglo pasado, en su publicación Mirror Worlds.

La idea fue perfeccionada una década después por Michael Grieves, quien propuso la aplicación del concepto de Gemelo Digital a los procesos productivos. Fue llamado de diferentes maneras, hasta que en 2010 uno de los directivos de la NASA, John Vickers, lo llamó tal como se lo conoce ahora. Un Gemelo Digital involucra tres componentes fundamentales: un objeto o proceso físico, su simulación y la conexión entre ambos.

En este contexto tan particular es donde surge la idea de Gemelo Digital o Digital Twin. Un Gemelo Digital es una especie de réplica virtual de un objeto real, o de un proceso físico

El modelado de un proceso real dentro de un entorno virtual, permite experimentar con él sin necesidad de intervenir realmente. Esto permite analizar su comportamiento general y cómo se desenvolvería ante algún evento. Mediante el uso de poderosas herramientas como Big Data e Internet de las Cosas (IoT), el proceso virtual  ̶  generalmente montado en una nube  ̶  evalúa en tiempo real el funcionamiento del proceso físico. Luego procesa e interpreta los datos recabados y simula posibles soluciones para conocer su potencial impacto en el mundo real. Los resultados obtenidos son ensayados virtualmente. Si son favorables, se pueden aplicar en la realidad. Esto permite un nivel de optimización impensado años atrás, ya que no hay que invertir en posibles soluciones cuyo impacto real desconocemos.

Los Gemelos Digitales poseen la capacidad de aprender y mejorar dinámicamente, mediante Aprendizaje Automatizado (o Machine Learning) basado en Inteligencia Artificial. Para su modelado se toman en cuenta todos los detalles relevantes de su contraparte real, a la que acompañan durante todo su ciclo de vida.

Las mejoras pueden testearse sobre este modelo sin poner en riesgo al activo físico. Esto permite resolver un sinnúmero de aplicaciones.

Por ejemplo, se pueden realizar mejoras de eficiencia energética de una máquina o proceso, se puede reducir el impacto ambiental, mejorar la seguridad, diseñar nuevos productos o aumentar el rendimiento productivo. Su integración con Internet de las Cosas, tecnología en proceso de expansión a nivel mundial en la actualidad, permite desarrollar plantas industriales prácticamente completas que pueden contar con su versión virtual sobre la cual se podrían realizar todas las simulaciones que sean necesarias, antes de su materialización en los procesos reales.

Uno de los grandes secretos de su funcionamiento es el desarrollo que se produjo durante los últimos años en materia de gestión de los datos. La tecnología Big Data permite gestionar un gran volumen de información, del cual se extrae lo más representativo mediante modelos predictivos, permitiendo una toma de decisiones adecuada. Los sistemas actuales, con un creciente nivel de automatización y monitoreo, generan cada vez mayor cantidad de datos. Sin herramientas como Big Data sería sencillamente inmanejable.

Estamos frente a un nuevo paradigma de los procesos de manufactura, en lo que se considera como un salto tecnológico que representaría una Cuarta Revolución Industrial o, como se la suele conocer, una Industria 4.0. La calidad, la producción y el mantenimiento serán cada vez más interdependientes con los sectores de tecnología de la información. El mayor desafío se encuentra en la barrera cultural que la irrupción de lo virtual puede generar en las personas.

Un párrafo aparte merece la mención del uso de la tecnología de Gemelo Digital en la industria de la salud. Aquí, generalmente, quien posee una versión virtual es el paciente.

Se realiza un modelado inicial del paciente y se define un objetivo de salud. Es decir, se establece cómo debería ser su estilo de vida para considerarse «saludable» dentro de unos parámetros específicos. Está claro que esto es relativo para cada persona. Aquí radica la importancia de la fidelidad del modelo virtual. 

El Gemelo Digital va monitoreando indicadores reales del paciente, prueba virtualmente diferentes cambios hasta obtener resultados acordes al objetivo esperado, y ajusta el tratamiento que deberá seguir la persona real.

Como sucede con otras innovaciones en materia de tecnología aplicada a la salud o bioingeniería, esta idea de Gemelo Digital en salud despertó críticas de algunos sectores que la califican de elitista. 

El nivel de personalización es tal que su costo (al menos en el corto o medio plazo) sería muy elevado y quedaría al alcance de unos pocos, aumentando aún más la brecha existente en acceso universal a la salud. 

Sus detractores consideran que los avances tecnológicos deberían tender a democratizar la salud en el mundo y no a generar más desigualdad.

Otra aplicación es el desarrollo de modelos de Ciudades Inteligentes o Smart Cities. Tomando como modelo la ciudad real, y comparándola con un funcionamiento deseado, se pueden ir simulando infinidad de situaciones de manera virtual. Las que resulten efectivas podrán ser convertidas en medidas con impacto real sobre las ciudades.

Resumiendo, nos encontramos en un momento único en materia tecnológica, en donde los cambios se dan de manera exponencial. Muchas veces, el tiempo que precisamos para asimilar cada cambio no es suficiente y aparece otro desafío. Esto nos obliga, hoy más que nunca, a mantenernos actualizados y atentos al mundo que nos rodea.

 

"No es el más fuerte ni el más inteligente el que sobrevive, sino el que es más capaz de adaptarse a los cambios."

Charles Darwin, naturalista inglés

Raúl Sejzer

Ingeniero Electrónico, Especialista en Ingeniería en Calidad Amplia experiencia en instrumentación y automatización en industrias de proceso, mejora continua e implementación de la Norma ISO/IEC 17025 en Laboratorios Acreditados y Supervisados. Director de KAI Group. Consultor y formador, experto en Metrología y Gestión de la Calidad en Laboratorios de Calibración y Ensayos.

 

Contacto:

 

rsejzer@grupokai.com

ctcalidad.blogspot.com

ctmetromundo.blogspot.com

www.linkedin.com/in/raul-sejzer/

  

Este artículo corresponde a una serie de colaboraciones que he solicitado a diversos compañeros y profesionales que desarrollan su actividad en distintas áreas de la gestión empresarial y que han accedido (creo y espero que encantados) a redactar para mi blog una serie de artículos exclusivos. El objetivo final es ampliar y compartir nuestro conocimiento.  Como profesional sé el tiempo que se dedica a crear un buen artículo así que mi sincero agradecimiento y un fuerte abrazo para todos ellos.  Daniel Blanco

 

Calidad, Criterio y Coste (por Antonio Solé Cabanes)

En este artículo, voy a desarrollar una circunstancia, que se me ha planteado de forma recurrente, a lo largo de mi actividad profesional dentro del sector textil moda.

Es habitual, cuando se trabaja con la Administración o grandes plataformas de distribución, y también entre diferentes departamentos de una misma empresa, definir los requisitos de “calidad” a cumplir por los productos textiles suministrados. De hecho, así debe ser. Podemos identificar en este punto, tanto al cliente externo como al interno.

Estos requisitos, se suelen plasmar en los denominados pliegos de condiciones o requisitos técnicos (de calidad), a cumplir por el producto suministrado. En este caso concreto, me voy a centrar en un tejido, como producto suministrado por el correspondiente proveedor a su cliente

La circunstancia que quiero plantear, se refiere a ¿cómo actuar ante un incumplimiento de un requisito, cuando éste no es “crítico”?.

Me explicaré, ¿qué acciones debemos abordar, ante este tipo de “incumplimientos”? Por supuesto, teniendo siempre en cuenta, las consecuencias y costes tanto de la aceptación como del rechazo del producto en cuestión. Y también, conociendo suficientemente cuando es o no crítico un incumplimiento (en muchas ocasiones se desconoce, por falta de formación y/o experiencia).

Voy a poner un ejemplo, para entender mejor esta situación, el ejemplo está basado en casos reales vividos a lo largo de mi desarrollo profesional, en el sector textil moda:

Supongamos que, una especificación de compra como es la solidez al frote en húmedo del color al que está teñido el tejido, se pide sea de 4. Los análisis realizados sobre este tejido, arrojan un valor de 3/4 (la escala de valoración va de 1 muy deficiente a 5 excelente). Es evidente, que el tejido NO CUMPLE con la especificación o requisito de calidad demandado por el cliente.

Para entenderlo mejor, la solidez al frote, se valora mediante la realización de una serie de fricciones con un tejido de algodón blanco, sobre el tejido coloreado a analizar, y determinar la “intensidad de manchado” del testigo blanco por el color del tejido que se está analizando. Siempre, bajo las condiciones de la correspondiente norma (que no cito en este ejemplo). Es evidente que, las consecuencias reales de este “incumplimiento”, entre la aceptación o el rechazo del tejido, van a ser prácticamente imperceptibles y por tanto, irrelevantes. Si “malo” es el valor 3/4, “malo” es el valor 4. En definitiva, prácticamente representan el mismo resultado y, por tanto, también prácticamente, las mismas consecuencias finales, las cuales no son necesariamente negativas.

Dicho todo lo anterior, vamos a lo que realmente interesa resaltar en este artículo. Para ello, voy a lanzar una serie de preguntas, que sirvan de reflexión previa:

 

·    ¿Siempre las dos partes, cliente y proveedor, tienen el suficiente conocimiento y experiencia para tomar la decisión más adecuada, respecto a aceptar o rechazar el producto?

·       ¿Se tiene en cuenta el impacto real del producto en el mercado, derivado de la aceptación o rechazo del mismo?

·        ¿Es el consumidor final, “sensible” al “incumplimiento del producto”?

·   ¿Se tienen en cuenta los costes asociados a la decisión de aceptación o rechazo? Costes económicos, medioambientales (sí, también), logísticos, etc.

En la gran mayoría de las veces, la respuesta a estas preguntas es NO siendo aquí donde donde adquiere relevancia un concepto fundamental en cualquier actividad: el CRITERIO. Pero, ¿qué es el criterio?

En mi opinión, el criterio se puede definir como: “La capacidad de identificar diferentes actuaciones posibles, ante una misma situación planteada, y adoptar aquélla que sea más favorable”, siempre teniendo en cuenta no sólo el destino o uso final del artículo, sino también sus costes asociados.

En consecuencia, para poder tomar decisiones acertadas, se necesita tener criterio, y para tener criterio, es necesario a su vez conocer de forma suficiente lo siguiente:

 

·        Producto o servicio sobre el que se decide.

·         Mercado al que va destinado.

·         Tipo de cliente al que va destinado.

·         Probabilidad de error en la decisión.

Volviendo al ejemplo práctico planteado, “tan malo” (o tan bueno), es un valor de solidez al frote en húmedo de 3/4, como de 4. Si el artículo final a confeccionar con el tejido, es sensible a esta característica de calidad (solidez al frote en húmedo), éste no será apto ni en el caso de valor 4 ni en el caso de valor 3/4. Pero si el tejido final, no es sensible a esta característica de calidad, será aceptable en cualquiera de los dos casos.

 

Podemos generar involuntaria o voluntariamente, un “problema ficticio que va a tener unos elevados costes reales”. En consecuencia, las partes implicadas (cliente y proveedor), deben tener el suficiente conocimiento (criterio), para decidir si el “incumplimiento” correspondiente, puede ser “aceptado” o debe ser rechazado.

 

Por tanto, la decisión definitiva, que es el acto de escoger una opción, entre todas las posibles, dependerá también del criterio aplicado.

No siempre lo que está “objetivamente mal” (al menos en el sector textil moda), puede ser un producto o servicio no conforme, que nos obligue a un determinado reproceso.

En cuanto a los reprocesos derivados de incumplimientos de características de calidad de un producto, éstos SIEMPRE repercuten en sobrecostes económicos y, en la mayoría de ocasiones y especialmente en el sector textil moda, tienen elevados costes medioambientales (que en raras ocasiones se contemplan, por ninguna de las dos partes).

Los reprocesos, tienen también sus consecuencias negativas, veamos algunas:

·  Costes económicos adicionales en reprocesos, en transporte, de gestión, de control (¿sobrecontrol?), etc.

·         Deterioro progresivo del producto, debido al propio reproceso.

·         Entregas fuera de plazo, debido a tiempos adicionales de reprocesado.

·         Tensiones personales entre las diferentes empresas, o entre personas de la misma empresa.

·         Pérdida de productividad, y por tanto de competitividad.

·    Creación de “cuellos de botella” en la cadena productiva y de distribución, debido a las “interferencias”  que se producen en la misma.

Tal vez el lector de este artículo, se sorprenda ante la aparente “permisividad” del mismo, pero no es así, ni es la intención del autor que lo sea. En ningún momento se pretende “subjetivizar lo objetivo”, sino decidir cuál es camino más adecuado, ante una determinada circunstancia.

Lo que se pretende es racionalizar las decisiones, ante determinados “incumplimientos” en función de las consecuencias finales de los mismos. Para ello, es muy importante tener en cuenta:

El Conocimiento técnico del producto o servicio, tanto por parte de la empresa cliente como de la proveedora, así como de su "proceso de fabricación".

La Colaboración positiva entre las empresas, cuando se den situaciones de desviaciones "tolerables" o insensibles por parte del clientes final.

La Comunicación y transparencia entre empresa proveedora y cliente.

El establecimiento de Protocolos de actuación, ante determinados tipos de desviaciones.

El Conocimiento de los costes económicos y medioambientales que los reprocesos representan.

 Invito a todos los lectores de este artículo, a valorar positivamente los Sistemas de Gestión de la Calidad, como herramientas útiles, capaces de mejorar continuamente la calidad de los productos y servicios generados por las organizaciones, así como sus costes (económicos y medioambientales), y por tanto también su rentabilidad y competitividad.

Pero un Sistema de Gestión, no es un sistema cerrado, sino todo lo contrario. Gestionar es “tomar decisiones adecuadas, a partir de una información previa fiable, en base a la aplicación de unos criterios sólidos”. También me gustaría resaltar, la necesidad de valorar las consecuencias medioambientales que determinadas decisiones pueden conllevar. En el sector textil, reprocesar una pequeña desviación de color en un tejido, conlleva en la mayoría de ocasiones un elevado consumo de energía, de productos químicos y de miles de litros de agua.

La reflexión final, es la siguiente: 

“Nuestras decisiones, no sólo tienen un impacto en la calidad del producto o servicio en cuestión, sino también en los costes económicos y medioambientales asociados”

¿Aplicamos el mejor criterio en cada caso?

Antonio Solé Cabanes

Ingeniero Industrial Textil, Máster en Prevención de Riesgos Laborales, ISO 9001 Lead Auditor.

Vocal del Comité de Industrias de la Moda, en la Asociación Española para la Calidad.

Miembro de la Asociación de Técnicos de la Industria Textil y de la Asociación Española de Químicos y Coloristas Textiles.

Consultor y Formador, experto en Tecnología Textil, Sostenibilidad y Gestión de la Calidad.

Contacto:

asole@asolengin.net

www.asolengin.wordpress.com

www.linkedin.com/in/asolengin

https://twitter.com/asolengin

 

Este artículo corresponde a una serie de colaboraciones que he solicitado a diversos compañeros y profesionales que desarrollan su actividad en distintas áreas de la gestión empresarial y que han accedido (creo y espero que encantados) a redactar para mi blog una serie de artículos exclusivos. El objetivo final es ampliar y compartir nuestro conocimiento.  Como profesional sé el tiempo que se dedica a crear un buen artículo así que mi sincero agradecimiento y un fuerte abrazo para todos ellos.  Daniel Blanco

 

¿La Automatización es necesaria para garantizar la Calidad? (por Berta Elena Padrón)

Las organizaciones dedicadas a fabricar y distribuir productos, tienen como propósito satisfacer los requerimientos de los clientes y mantener un buen posicionamiento del mercado, con base a la preferencia de los consumidores. Sin embargo, a veces, esa satisfacción se pone en riesgo cuando a un cliente le llega un producto no pedido o con defectos.

No siempre las empresas pueden garantizar que el producto con fallas quede retenido en sus instalaciones, porque para ello depende de una detección completa y oportuna y de que los equipos involucrados estén en óptimo funcionamiento. Entonces, si al cliente le llega producto con defectos o no pedidos, puede deberse a distintos motivos, tales como:

1) Errores humanos en la preparación, análisis, control, empaquetado, almacenamiento y/o despacho de producto.

2)   Falta de suficiente control por una velocidad significativa de los procesos para llegar a las metas trazadas por la alta dirección.

3)  Fallas en los equipos que intervienen en la fabricación, almacenamiento y despacho de producto.

Hoy en día, las empresas en cuyos procesos productivos y logísticos se depende 100% de la mano de obra, es decir, que es el personal operativo el que dosifica, analiza, mide las variables operacionales, controla atributos, empaqueta unidades y/o prepara pedidos; son las que corren mayor riesgo que incurrir en costos de no calidad por los errores humanos que se pueden cometer, o por falta de detección oportuna de los defectos por procesos altamente veloces para llegar a las metas trazadas.

¿Qué pueden hacer las organizaciones para garantizar que el personal operativo respete y cumpla los estándares y especificaciones en las tareas bajo su responsabilidad?

-   Asegurar que solo personal competente y debidamente capacitado sea el responsable de ejecutar las tareas operativas.

-      Asegurar que la documentación necesaria esté en el lugar de uso y se cuente con referencias visuales para conocer y saber identificar los defectos, así como disponer de áreas específicas y debidamente señalizadas para disponer en ellas al producto no conforme.

-      Generar un clima organizacional de compromiso y respeto por la calidad.

-      Acompañar y seguir la ejecución de los procesos productivos y logísticos para ser testigos de fallas en equipos, condiciones de riesgo o negligencia que genere incumplimiento de metodologías y/o especificaciones, de modo que se tomen las medidas correctivas y preventivas necesarias de forma oportuna.

  

De éste modo se erradicaría cualquier causa raíz a no conformidades asociadas a errores humanos, y sería posible si efectivamente se implanta una cultura de calidad internalizada por todos y cada uno en las organizaciones, ya que el personal debe estar comprometido, determinado y motivado a cumplir con la calidad en cada una de las tareas que lleve a cabo.

Sin embargo, no siempre ésto se hace presente en las empresas, por lo que se presentan los incumplimientos a los métodos y es cuando las empresas optan por tomar medidas alternativas como la automatización de sub-procesos de modo que se garantice que efectivamente las especificaciones se cumplen y cualquier defecto se detecte de forma oportuna antes de que el producto sea despachado.

Aunado a ello, la automatización pasa a ser necesaria cuando hay un control insuficiente del producto, ya que típicamente las empresas se fijan objetivos mensuales para llegar al nivel de ganancias deseado, ya sea por una cantidad total de producto fabricado y/o producto despachado, y es por eso que se fija un nivel de productividad compuesto por una velocidad específica de la línea de llenado y un número de cajas que en total deben ser despachadas por día; lo cual arrastra consigo la imposibilidad de controlar manualmente el 100% del producto fabricado y/o preparado para despacho.

¿Qué pasa entonces si no hay un control del 100%? 

Pues se corre un alto riesgo de despachar producto con fallas si se llegase a presentar el 1er o 3er motivo identificados como causantes de que al cliente llegue producto con defectos o no pedido (errores humanos o fallas de equipos).

Bien se sabe que en los procesos productivos y logísticos que conforman la cadena de suministro, se establecen controles periódicos que suelen ser insuficientes, por lo que en un lapso de tiempo determinado se estará empaquetando y/o despachando producto del cual se desconoce si presenta defectos.

Por ejemplo, se fija un control por hora en las líneas de llenado y un control del 10% de las cargas preparadas diariamente para ser despachadas, por lo que no tendríamos garantía de la conformidad de todas las unidades que salieron de la línea de llenado desde el último control realizado hasta 60 minutos después. Así como no podríamos asegurar que los pedidos correspondientes al 90% de las cargas no controladas, estén conformes a lo solicitado por los clientes.

Entonces, ¿valdría la pena correr el riesgo y confiar en que la conformidad está presente en el 100% de las unidades fabricadas y pedidos despachados? O mejor se toman medidas preventivas que den esa garantía.

En las organizaciones, los reclamos de consumidores y clientes, devoluciones de producto, retención de producto no conforme para su posterior reproceso o destrucción o retiro de producto del mercado, generan costos injustificados y disparan planes de acción netamente reactivos, por lo que la mejor posición que puede adoptar la dirección es construir y mantener una cultura basada en la calidad y la prevención, por el bien de su economía.

Cualquier costo asociado a prevenir que un producto defectuoso o no pedido llegue al cliente, es considerado como una inversión, por los beneficios económicos que le trae a la empresa y al tratarse de invertir en automatizar sub-procesos, sin duda se genera incremento en la productividad y lo que es aún más importante, la certeza de la conformidad del producto y cargas preparadas, así como uso efectivo del tiempo.

La automatización consiste en integrar sistemas computarizados y sistemas electromecánicos destinados a ejecutar tareas de la cadena de producción o encargarse del control de otros procesos, lo cual es posible gracias al desarrollo de sensores, transmisores de campo o sistemas robotizados  de control y supervisión que delegan tareas repetitivas o muy precisas a sistemas automatizados con una capacidad de ejecución mucho mayor.

Entonces, ¿Qué sub-procesos pueden ser automatizados? Les indico algunos ejemplos tomados de empresas de manufactura y operadores logísticos:

 

-       Reemplazo de titulación manual, haciendo uso de un titulador automático.

-   Reemplazo de reactores con dosificación manual de agua y concentrados, por sistemas de dilución automáticos.

-     Implementación de sistemas de visión artificial para detección automática de los defectos que pueda presentar el producto que transite por las líneas de llenado.

-      Implementación de radiofrecuencia para recepción, almacenamiento, preparación de pedidos y despacho haciendo uso de un código de barras que definirá la trazabilidad del producto.

 

La automatización consiste en integrar sistemas computarizados y sistemas electromecánicos destinados a ejecutar tareas de la cadena de producción o encargarse del control de otros procesos, lo cual es posible gracias al desarrollo de sensores, transmisores de campo o sistemas robotizados de control y supervisión que delegan tareas repetitivas o muy precisas a sistemas automatizados con una capacidad de ejecución mucho mayor.

Por último, es importante destacar que las empresas deben siempre apuntar a la mejora de sus procesos, por lo que invertir en éstas automatizaciones, a pesar de poder representar un costo significativamente alto, es mayor el beneficio que se obtiene en cuanto a la rentabilidad que ofrecen a mediano o largo plazo. Sin embargo, se debe siempre prestar atención en los procesos que se deseen automatizar, ya que con base a lo dicho por Bill Gates:

 

“La primera regla de cualquier tecnología utilizada en un negocio, es que la automatización aplicada a una operación eficiente aumentará la eficiencia. El segundo, es que la automatización aplicada a una operación ineficiente aumentará la ineficiencia”.

 

Berta Elena Padrón Fernández 

Ingeniera química, auditora líder certificada en la Norma ISO 9001:2015 y más de 5 años como responsable y líder de las auditorias internas y mantenimiento de la certificación en el rubro de consumo masivo.

Especialista en Gestión de Calidad | Auditora Líder 9001:2015 | Consultora para la implementación y/o mantenimiento de Sistemas de Gestión de Calidad.

Quality.Improvement.Consulting@gmail.com

WhatsApp +54 91163624585

 

Este artículo corresponde a una serie de colaboraciones que he solicitado a diversos compañeros y profesionales que desarrollan su actividad en distintas áreas de la gestión empresarial y que han accedido (creo y espero que encantados) a redactar para mi blog una serie de artículos exclusivos. El objetivo final es ampliar y compartir nuestro conocimiento. Como profesional sé el tiempo que se dedica a crear un buen artículo así que mi sincero agradecimiento y un fuerte abrazo para todos ellos. Daniel Blanco